基于層次分析法的上海地區礬根品種應用性評價

楊 貞， 孫 翊， 楊柳燕， 李 心， 王 楨， 張永春

(上海市農業科學院林木果樹研究所/上海市設施園藝技術重點實驗室，上海 201403)

礬根(Heucheraspp.)是虎耳草科礬根屬(Heuchera)觀賞植物的統稱，為多年生彩葉草本花卉[1]。礬根耐陰、耐寒，喜冷涼通風的環境，可耐 -34 ℃ 低溫[2-3]，但越夏相對困難。礬根作為彩葉植物，葉色豐富，被譽為“花園的調色板”，具有重要的觀賞應用價值，多用于綠地、林下花境、花帶、花壇、地被、庭院綠化、組合盆栽等[4-6]。現礬根已在我國北京、山東、遼寧、河北等地區得到推廣應用，但在南方地區的江蘇省南京市、浙江省杭州市等地應用相對較少[7]。層次分析法(AHP)是一種用于研究多因素問題的系統化、層次化的科學分析方法，可將定量因素與定性因素相結合，客觀、有效地反映各因素的影響效果。近年來，AHP法已逐漸應用于觀賞植物的品質資源評價，其中在夏娟[8]、石蒜[9]、荷花[10]、蝴蝶蘭[11]、百合[12]、苦苣苔科[13]、景天屬[14]、玉簪[15]、櫻花[16]、月季[17]等花卉上都已有相關研究報道。AHP法也廣泛應用于某一地區觀賞性植物的適應性評價，對該地區觀賞性植物的引進和應用具有指導意義[18-21]。王巧良等以AHP法篩選出了在杭州地區冬季綠墻應用表現較好的礬根品種[22]。然而許多礬根品種在上海地區露地越夏后，并不能表現其最佳觀賞性，甚至發生植株死亡，嚴重制約了其推廣應用范圍，而關于這方面的研究目前未見報道。本研究對20個礬根品種進行物候期觀測，并利用層次分析法對其葉部觀賞性狀、花部觀賞性狀和生長性狀進行綜合分析與評價，以期篩選出適合上海地區氣候條件且觀賞性狀優良的礬根品種，為其在上海地區的應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

上海市地處中國東部(30°40′～31°53′N，120°52′～122°12′E)，長江入海口，東臨東海，北、西與江蘇、浙江兩省相接。屬亞熱帶季風氣候，四季分明，日照充分，雨量充沛。上海氣候溫和濕潤，春秋較短，冬夏較長。2013年，全市平均氣溫 17.6 ℃，日照1 885.9 h，降水量1 173.4 mm。全年60%以上的雨量集中在5—9月的汛期。

1.2 試驗材料

試驗材料為種植于上海市農業科學院青浦種質資源圃的20個礬根品種(表1)。

1.3 評價方法

試驗地點為上海市農業科學院青浦基地(勝利路886號)，每個礬根品種種植不少于30個單株。栽培條件：株行距為35 cm×35 cm，基質為珍珠巖 ∶草炭=1 ∶4，遮陰度為60%(5月1日至9月30日進行遮陰)。在生長季觀察其生長情況、病蟲害和抗逆性情況。

表1 供試材料

對與應用性相關的指標進行測定。以國際植物新品種保護聯盟(International Union for The Protection of New Varieties of Plants，UPOV)編制的礬根屬植物新品種DUS(特異性、一致性和穩定性)測試指南(TG/280/1)為參考，對不同品種的葉色、葉片密度、花色進行觀測和記錄，其中顏色測定使用RHS比色卡。花期觀測采用每7 d左右觀察記錄1次各個品種的開花狀況，始花期是指一般10%～20%花朵開放的情況，盛花期是指一般30%花朵開放至70%花朵凋謝的情況，末花期是指一般80%～90%花朵凋謝的情況。于5月上旬進行葉部觀賞性狀以及株高、冠幅的測量。于盛花期進行花部觀賞性狀的測定。對不同品種的越夏情況進行觀察，并于9月底統計其越夏成活率。株高、冠幅、葉長、葉寬、花序數量、花序長、花序寬、總花長、小花直徑，采用直尺、卷尺和游標卡尺進行測量，每個品種測定30個單株，用Excel軟件進行數據輸入和分析。

1.3.1 綜合評價層次模型的構建 收集和整理大量相關資料，并以此作為參考和依據，在廣泛征求同行專家意見的基礎上，依據礬根本身的特點，選取影響礬根品種在上海地區園林應用價值的15項具體指標，建立層次評價模型。模型共包括3層：目標層A(上海地區礬根品種應用性綜合評價)、約束層B(葉部觀賞性狀、花部觀賞性狀、生長性狀)、標準層C(葉色、葉長、葉寬等15個綜合評價礬根應用價值的評價指標)(表2)。

1.3.2 評分標準的建立 在參考觀賞植物應用綜合評價相關文獻和廣泛征求同行專家意見的基礎上，依據礬根本身的特點，對每個評價指標制定5分制評價標準(表2)。

1.3.3 判斷矩陣的構造及一致性檢驗 根據上述建立的層次模型，通過征求專家意見和集體討論，充分考慮礬根種質資源的特性， 采用1～9比率標度法構建判斷矩陣(表3)。通過對各項指標兩兩比較，構造出A-B、B-C共4個矩陣(表4)。計算判斷矩陣的一致性比率(CR)小于0.1，否則應進一步調整，使得整個模型層次滿足一致性，保證評價結果的合理性和有效性，最終得出各因素的相對權重(表4)。

表2 礬根品種應用性綜合評價模型及評分標準

2 結果與分析

2.1 礬根應用性相關重要指標的測定和分析

對20個礬根品種應用性相關重要指標進行測定和測量， 結果見表4、 表5。礬根葉色觀察和測定結果表明，礬根品種的葉色具有較強的多樣性，其中紫紅色品種數量最多。大部分品種的葉片色彩亮麗，但也有灰色、棕色等偏暗葉色的品種。葉紋較清晰的品種數量超過一半。灰皮諾和地球天使是葉片密度最大的2個品種，其葉片空間分布最緊湊，磨砂紫羅蘭和櫻桃可樂的葉片密度最小，它們的葉片空間分布最稀疏。不同品種間的花色差異也較明顯，白色、紅色和紫紅色是較常見的花色類型。其中，花毯、瘋狂和地球天使的花色最鮮艷，觀賞價值較高。大部分礬根品種的初花期集中在4月上旬，閃秋的初花期最晚，為4月底至5月初。盛花期集中在4月中旬至5月底，瘋狂的盛花期最長，可持續約3個半月，最短的是日出，僅20 d左右。它們分別是總花期最長和最短的品種，分別長達4個月和不足1個月。有6個品種的最高越夏成活率可達100%，分別是里奧、花毯、灰皮諾、上海、西瓜、磨砂紫羅蘭，而桃色火焰的適生性最差，越夏成活率為0%。根據測量結果可知，礬根品種的株型呈丘形為主，絕大部分品種的冠幅大于株高，株高范圍是7.01～23.01 cm，冠幅范圍是19.55～43.18 cm。綜合而言，西瓜的株型最大，日出的株型最小。礬根品種的葉長與葉寬相近，葉長范圍是2.34～9.02 cm，葉寬范圍是2.03～10.66 cm。其中，西瓜的葉片最大，櫻桃可樂的最小。礬根的花序數量在品種間差異較大，最少的是金發女郎，僅2.77個，最多的是西瓜，為17.03個。礬根具有較長的花序軸，其花序總長度為24.97～75.57 cm。開花部分呈棒狀或圓錐形，花序長度范圍是5.92～35.37 cm，寬度范圍是1.84～15.10 cm。礬根花朵小巧，直徑在0.31～0.89 cm。依據20個礬根品種應用性相關重要指標的測定和測量值，以均衡分布和便于操作為原則，制定礬根品種應用性綜合評價模型標準層中各評價指標的5分制評價標準(表2)。在15個評價指標中，除葉色、花色和葉片密度外，均給出相應的數值范圍，可以最大限度地增加利用該方法進行礬根品種應用性評價的客觀性。

表3 評價的標度

表4 20個礬根品種應用性相關重要指標測定

表5 20個礬根品種應用性相關重要指標測量

2.2 權重分析及一次性檢驗

由表6可知，4個判斷矩陣的一致性檢驗結果均為一致(CR<0.1)。在層次分析標準層各評價指標中，權重排名前5的為越夏成活率(0.439 6)、葉色(0.210 1)、冠幅(0.114 7)、葉片密度(0.079 4)、株高(0.037 4)。由于許多礬根品種在上海地區越夏困難，因此越夏成活率是上海地區礬根應用價值評價最重要的指標。葉色的權重排名第二，礬根為賞葉類植物，葉色是其重要的評價指標。礬根的花朵相對較小，在礬根品種綜合評價體系中花觀賞性狀所占權重較小。

2.3 礬根品種綜合評價體系賦分總排序

根據制定的礬根品種應用性綜合評價模型標準層中各評價指標的5分制評價標準(表2)，對20個礬根品種的15個評價指標分別進行分值評定(表7)。并根據權重(表6)計算出20個礬根品種的綜合評價分值。以綜合評價分值為唯一指標，對供測的20個礬根種質資源進行從高到低的排序，并將20個礬根品種分為5個等級(表8)。其中Ⅰ級(分值≥4.50)有西瓜、灰皮諾2個品種，葉色鮮艷，觀賞性狀優秀且越夏成活率高，十分適合在上海地區進行栽培和應用； Ⅱ級(4.00≤分值<4.50)共計4種，分別是花毯、磨砂紫羅蘭、里奧和上海，越夏成活率高，觀賞性狀優良，有較高的應用推廣價值；Ⅲ級(3.50≤分值<4.00)共計6種，分別是甜茶、日出、地球天使、好萊塢、午夜玫瑰和力量之源，具有一定的推廣應用價值；Ⅳ級(3.00≤分值<3.50)共計4種， 分別是櫻桃可樂、瘋狂、金發女郎和布朗李皇家，觀賞價值和在上海地區適應性一般，須考慮在特定季節或特殊立地條件下進行應用；Ⅴ級(分值<3.00)共計4種，分別是皇家梅子、閃秋、桃色火焰和蜜桃芭菲，越夏成活率低，在上海地區綜合應用價值最低，不適合在上海地區進行露地推廣應用。

3 討論與結論

3.1 討論

礬根屬種質資源性耐寒、耐旱、喜陰，絕大部分品種易于在上海地區露地越冬，能夠在冬季為園林景觀增添亮麗色彩[22]。但在夏季，礬根的葉片會出現明顯的斑點甚至枯死，這在葉片為黃綠色系的品種中較嚴重，5月份左右就會出現葉片受到灼傷的現象，所以在夏天遮陰必不可少。而盡管有遮陰措施保護，部分深色葉品種在夏季也會出現葉片枯萎的現象，且老葉和成熟葉先于幼葉發生，嚴重影響其觀賞效果。露地越夏困難的問題導致園林綠化中常將礬根作為一二年生花卉使用，大大制約了其應用范圍。本研究結果表明，在遮陰條件下，許多礬根品種在上海地區均能夠順利露地越夏。因此，在適宜的品種選擇及小環境保護條件下，礬根在上海地區園林應用中可作為多年生花卉使用，可以進一步拓寬其推廣和應用潛力。

表6 礬根應用性綜合評價的判斷矩陣、評價指標權重及一致性檢驗

表7 礬根品種綜合評價值

表8 礬根品種綜合評價及其等級劃分

綜合前人研究成果和本試驗觀察到的現象[2，5，23]，發現光照強度、溫度和土壤濕度都可能是礬根在上海地區越夏困難的主要限制因素。遮陰環境可能會使得金葉連翹、花葉錦帶、金焰繡線菊等彩葉植物喪失觀賞特性[24]，而許多礬根品種的葉色也具有一定的季相變化[25]。今后在這些方面應開展更加深入的研究，進一步細化不同礬根品種的最適光照、溫度和濕度條件，篩選、培育出較耐高光強、耐濕熱的品種，以期為礬根的栽培管理以及園林推廣和應用奠定良好的基礎。

3.2 結論

本研究采用層次分析法建立綜合評價模型對礬根在上海地區的應用性進行評價。通過綜合評價模型的建立，進行定量與定性分析，得到其綜合應用價值排序，將20個礬根品種分為5個等級，科學系統地評價并篩選出礬根種質資源，彌補了人們以非定量因素主觀評價礬根的不足，可以保證較全面、較客觀地反映礬根種質資源在上海地區的應用價值。篩選出較適合上海地區推廣應用的礬根品種共6個，分別是西瓜、灰皮諾、花毯、磨砂紫羅蘭、里奧和上海。本研究能夠為礬根品種特性的深入分析、新品種選育時親本的選擇及其在上海及周邊地區的園林應用提供參考依據。